Universidade Federal da BahiaInstituto de QuímicaDepartamento de Química geral e inorgânicaQuímica inorgânica de coordenação

Síntese do cloreto de pentaminclorocobalto(lll)

Componentes:

Camila Carvalho Daiane Requião Viviane Papa da Silva

Objetivo:

Sintetizar e caracterizar o cloreto depentaaminclorocobalto(III) a partir do nitrato deTetraamincarbonatocobalto(III), ácido clorídrico ehidróxido de amônio.

Propriedades do cloreto de pentaminclorocobalto(lll)

Estrutura: Octaédrica

Forma: sólido

Cor: violeta-avermelhado

Solubilidade: Pouco solúvel em água fria, etanol e éter.

Temperatura de decomposição: Acima de 150ºC.

Massa molecular: 250,55 g

Fundamentação teórica

Um composto de coordenação pode ser sintetizado tendo-se como base as reações de substituição de ligantes, e caracterizado a partir de suas propriedades, como por exemplo, espectro de absorção, solubilidade e espectroscopia IR.

Fundamentação teórica

As reações de compostos de coordenação dividem-se basicamente em 2 categorias: substituição e redox.

A principal reação na substituição de ligantes é:

[MX5Y] + Z → [MX5Z] + Y

E essas substituições podem ser dissociativa ou associativa.

No caso do pentamin a substituição é dissociativa:

[Co(NH3)5( H2O)]3+ → [Co(NH3)5]3+ + H2O

[Co(NH3)5]3+ + Cl- → [Co(NH3) 5Cl]

Fundamentação teórica

Complexos lábeis reagem rapidamente na presença de uma base (Z) mais forte que (Y) enquanto que os não lábeis permanecem coordenado ao ligante (Z) por vários segundos antes de ser coordenado a base (Y).

De um modo geral os complexos de metais d10 como por exemplo o Zn2+ são muito lábeis, enquanto que os complexos de metais d6 de spin baixo como o Co3+

são geralmente não lábeis. Isto devido ao alto valor da EECL.

EECL Co3+: 2,4 Δo + 2p EECL Zn2+: 0

Fundamentação teórica

A espectroscopia no ultravioleta e visível (UV-Vis) é decorrente da absorção luminosa na faixa típica de comprimento de onda (λ) entre 190nm e 780nm.

Os processos de absorção dão-se por mudanças do estado energético dos elétrons constituintes da eletrosfera dos compostos.

A espectroscopia uv-vis pode ser usada para determinar os valores referentes a 10Dq através dos máximos de absorção utilizando-se o diagrama de tanabe-sugano.

Fundamentação teórica

Espectroscopia infravermelho A absorção na região do IR correspondem a

mudanças de energia da ordem de 8-40KJ/mol. Radiação neste nível de energia corresponde a frequência de alongamentos e flexões vibracional. O espectro de IR é útil para gerar dados a respeito da estrutura do composto analisado, tais como a presença de determinados tipos de ligação química características de determinados grupos (N-H, C-H, O-H...) presentes no composto.

Parte experimental:

1. Materiais e equipamentos:o Placa de aquecimentoo Balança analíticao Funil de buchnero Espátulao Picetao 2 pipetaso Pipetadoro Béquer de 250 mLo Papel indicador ácido-baseo Banho de geloo Espectrofotômetro UV-VIS 1650 PC – Shimatzuo FTIR System Spectrum BX Perkin Elmer

Parte experimental:

2. Reagentes:

o Ácido clorídrico concentrado HCl

o Hidróxido de amônio NH4OH

o Nitrato de cobalto hexahidratado Co(NO3)2.6H2O

o Carbonato de amônio (NH4)2CO3

o Peróxido de hidrogênio 30% H2O2

Parte experimental:

3. Procedimento – obtenção do [Co(NH3)4CO3]NO3(s)

Preparou-se uma solução à partir de 7,503 g Co(NO3)2.6H2Oem 15 mL de água destilada

Logo após adicionou-se a esta solução uma solução líquida de(NH4)2CO3, e logo após 30 mL de NH3 líquida concentrada.

Obteve-se desta forma o sólido nitrato de carbonatotetraamincobalto(lll)

Adicionou-se 30 mL de H2O2 e aqueceu-se a solução até

redução de volume pela metade

Parte experimental:4. Procedimento – obtenção do [Co(NH3)5Cl]Cl2

Dissolveu-se 1,252g do produto obtido na etapa anteriorem aproximadamente 12,5 mL de água destilada

Neutralizou-se com NH4OH em excesso.

Adicionou-se de1,25 à 3 mL de HCl.

Aqueceu-se por 20 minutos e após resfriar a solução adicionou-se 18,5mL de HCl concentrado.

Reaqueceu-se por mais 20-30 minutos, após esfriar, separou-se oscristais de coloração roxo-vinho por filtração à vácuo.

Registrou-se os espectros UV-VIS e FTIR para os sólidos obtidos.

Sequência das reações

Síntese do [Co(NH3)4CO3]NO3(s)

I) Co(NO3)2.6H2O + H2O → [Co(H2O)6]2+ + 2NO3-

II) [Co(H2O)6]2+ + (NH4)2CO3 + NO3+→ [Co( H2O)4CO3] + 3NO3

-

III)[Co( H2O)4CO3] + NH3(aq) + NO3+ → [Co(NH3)4CO3] + H2O + NO3

-

IV) [Co(NH3)4CO3] +H2O2 + NO3+→ [Co(NH3)4CO3] NO3(S)

Síntese do [Co(NH3)5Cl]Cl2

V)[Co(NH3)4CO3]NO3(s) + HCl → [Co(NH3)4( H2O)Cl]2+ + CO2 + Cl-

VI)[Co(NH3)4( H2O)Cl]2+ + NH3(aq) → [Co(NH3)5( H2O)]3+ + Cl-

VII)[Co(NH3)5( H2O)]3+ + 3HCl → [Co(NH3) 5Cl]Cl2(s) + H2O + 3H+

Resultados e discussão

o Observou-se que foi preciso oxidar o Co2+ a Co3+ através da adição de H2O2, para isto adicionou-se primeiramente amônia à esfera de coordenação do complexo. Pois esta é um ligante de campo mais forte e contribui para o aumento do Δo favorecendo a oxidação do centro metálico.

Resultados e discussão

A partir do sólido formado (etapa4) adicionou-se HCl conc. que contribuiu para a retirada do carbonato da esfera de coordenação decompondo-o em CO2 e H2O.

[Co(NH3)4CO3]NO3(s) + HCl → [Co(NH3)4( H2O)Cl]2+ + CO2 + Cl-

A solução resultante desta reação apresentou coloração azul, no entanto era esperado uma cor verde. Provavelmente decorrente das outras espécies presentes no meio reacional (NH3 ,Cl- ,NO3-2 e H2O) que pode ter formado um outro complexo em paralelo a formação do [Co(NH3)4(H2O)Cl]2+, como por exemplo o [Co(NH3)4Cl2]1+.

Resultados e discussão

Com a adição da NH3 conc. , substituiu-se uma molécula de amônia pelo cloro presente na esfera de coordenação.

[Co(NH3)4( H2O)Cl]2+ + NH3(aq) → [Co(NH3)5( H2O)]3+ + Cl-

E, ao adicionar HCl conc. obteve-se o produto esperado.

[Co(NH3)5( H2O)]3+ + 3HCl → [Co(NH3)

5Cl]Cl2(s) + H2O + 3H+

Resultados e discussão

Calculo do rendimento: A partir da reação apresentada no procedimento

observa-se que ao reagir um mol de [Co(NH3)4CO3]NO3

(249,02 g), obtem-se um mol de [Co(NH3)5Cl]Cl2(250,55 g).

Massa obtida experimentalmente: 0,953 g

Massa teórica segundo reação estequiométrica: 1,26 g

Rendimento= (massa exp./massa teor.)x100

Rendimento= 76%

Caracterização dos compostos 1 e 2

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Ab

sorb

ân

cia

(u

.a.)

Comprimento de onda (nm)

tetramin pentamin

359 nmA= 0,642 523 nm

A= 0,539

523 nmA= 0,2

357 nmA= 0,346

Espectroscopia no UV-vis

Sabendo que o Co= 3d7 4s2 → Co3+ = d6, os dois compostos possuem geometria octaédrica.

Observando o diagrama de Tanabe-Sugano para um íon de config. d6:

O estado fundamental corresponde a 1A1g

1A1g → 1T1g (banda 523 nm)

1A1g → 1T2g (banda 357-359 nm)

1A1g → 1A2g (comp. de onda muito pequeno)

Caracterização dos compostos 1 e 2

E1= 523 nm E2= 359 nm

E1/ E2= 1,45 ∆o /B= 23

E1/ B1= 32 E2/ B2= 21,5

B1= 16,34 B2= 16,69

B= 16,52 ∆o= 379,85

Caracterização dos compostos 1 e 2

Infravermelho

Caracterização dos compostos 1 e 2

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400

f(R

) K

ub

elk

a M

un

k (

K-M

)

Número de onda (cm-1)

Co-N498 cm-1

Outras frequências características do complexo [Co(NH3)5Cl]Cl2

CO3 tensão – 1670-1780 cm-1

Frequência (cm-1) Frequência literatura

Grupo - modo de vibração

3290 3400-3500 NH3-tensão

1558 1550-1650 HNH-flexão

1310 1329 HNH-deformação

846 831 NH3-deformação

488 498 Co-N

Conclusão

A síntese de [Co(NH3)5Cl]Cl2 foi correta e se obtiveram finos cristais de cor violeta.

O rendimento do complexo sintetizado foi relativamente bom(71%); as perdas devem estar relacionadas à adição de reagentes voláteis, conversão de todo [Co(NH3)5( H2O)]3+ a [Co(NH3)5Cl]Cl2 e durante a filtração.

E, a partir das análises por espectrofotometria de UV-vis e IR pôde-se determinar que o composto de coordenação sintetizado corresponde ao esperado pela prática, sabendo que não se encontram em sua forma pura.

Referências Bibliográficas

o Basolo, Fred; Quimica de los compuestos de coordinación. Editorial Reverté, S.A 1980o Farias, Robson F. de; Química de coordenação: fundamentos e atualidades. Campinas, SP: Editora Átomo, 2009. 2º Edição.o Atkins, Peter; Shriver, Duward; Química Inorgânica. Porto Alegre: Editora Bookman, 2008. 4ºedição. o http://zeus.qui.ufmg.br/~quipad/ino/tcc.htm

OBRIGADA!